一种加热卷烟用烟气降温复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于新型烟草制品技术领域，尤其涉及的是一种可有效降低加热不燃烧卷烟烟气温度的复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们经济文化水平的提升，越来越多的人们更加注重身体的健康，开发新型的烟草制品势在必行。低温加热型卷烟，是新型烟草制品的重要品类之一，一般通过加热但不燃烧烟草的方式将满足感和部分烟草香味传递给消费者，其外观与消费方式上也与传统卷烟相似，在一定程度上适应和满足了消费者的生理需要和心理需求。但是，加热卷烟烟支较短，入口烟气过烫，极大影响了消费者抽吸体验，因此需要在加热卷烟中加入降温材料。最早的降温材料是pla薄膜。然而由于pla导热性较差，热扩散速率慢，烟气温度传递至pla时不能在材料内部进行有效传递，将基材做成薄片状虽然可有效增大烟气接触面积，但片状材料受热易产生收缩，甚至发生融化粘接现象，造成烟气流通受阻，同时pla力学性能与机械加工性能较差，这都进一步限制了pla作为加热卷烟降温材料的应用。
3.聚丁二烯丁二醇酯(pbs)材料具有良好的韧性与机械加工性，且相变温度更低，相较于pla更加具有应用前景。但单一pbs材料经高温烟气后会发生严重热塌陷，阻碍烟气流通，且由于pbs导热性一般，对前两口的烟气降温效果不明显，同时其对烟气的截留较大，不适合直接作为降温材料进行使用。
4.因此，希望找到一种降温材料，能够降低烟气温度的同时，具备优良的力学性能、抗热塌陷能力以及较低的烟气吸附截留量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加热卷烟用烟气降温复合材料，旨在使其具有好的烟气降温效果的同时，不发生热塌陷、对烟气截留较小。
6.本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
7.一种加热卷烟用烟气降温复合材料，其特点在于：所述复合材料是由按如下质量百分比构成的各原料通过熔融共混方法制备获得：
8.基底材料50～85％，低温相变材料0～30％，结构材料5～35％，导热填料0～20％。
9.本发明的烟气降温复合材料是利用低温相变特性对烟气进行降温。
10.进一步的，所述加热卷烟用烟气降温复合材料呈粒径在1.0～2.3mm的颗粒状。降温材料的粒径对其降温效果会产生极大影响，通过筛选获得，本发明的降温颗粒在粒径为1.0mm～2.3mm时，烟气降温的综合性能最优。低于1.0mm时，颗粒容易粘接，阻碍烟气流通；高于2.3mm时，烟气与复合材料接触的比表面积减小，不利于烟气降温。
11.进一步的：所述基底材料为pbs材料。所述低温相变材料的相变温度在50～80℃，为peg-2000、peg-4000、棕榈蜡、石蜡和蜂蜡中的至少一种。所述结构材料为聚乳酸(pla)、硅藻土和sio2中的至少一种。所述导热填料为sic晶须或颗粒、zno、aln、al2o3、氮化硼(bn)
和碳纤维中的至少一种。
12.本发明所述加热卷烟用烟气降温复合材料的制备方法为：按配比称取各原料并混合，然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，使各组分混合均匀，熔融流体流过口模进入充满水的切割室，被切割成颗粒后，输送到离心干燥设备与水分离，再将颗粒在烘箱中烘干，即获得加热卷烟用烟气降温复合材料。
13.本发明还公开了上述烟气降温复合材料的应用，是用于作为降温材料添加到加热卷烟的释烟材料段和实心滤嘴段之间的降温段，以降低烟气温度。所述加热不燃烧卷烟烟支圆周为18～25mm，降温段长度为10～15mm，降温材料填充质量为0.2～0.3g。
14.与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
15.1、本发明制备的降温复合材料低温相变吸热焓较大、导热系数高，高温烟气流经时的热量可快速被吸收，对烟气的降温效果好。
16.2、本发明的降温复合材料对烟气中水分选择性吸附能力较好，可进一步提高烟气降温效果，降低烟气截留。
17.3、本发明的降温复合材料由于填料的结构支撑作用，受热过程中不会产生热塌陷，不会阻塞烟气流通，且具有良好的机械加工性，制备方法简单，有利于工业化应用。
18.4、本发明制备的降温复合材料原料易得、价格低廉、生物可降解，制备过程无任何化学溶剂、对环境友好。
附图说明
19.图1为各实施例制备的降温复合材料应用于烟支后烟气温度测试结果图。
20.图2为各实施例的降温颗粒在受热后的形貌照片。
具体实施方式
21.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
22.实施例1
23.本实施例的降温材料按如下方法制得：
24.按照pbs:pla＝3:1的质量百分比称取原料置于混匀机中混合均匀，先密炼共混，再利用双螺杆挤出设备进行挤出，螺杆转速为50r/min，喂料速度为30g/cm，双螺杆挤出设备共有7个加热区域，各区域设置温度依次为110℃、125℃、135℃、140℃、120℃、115℃、110℃，熔融共混的流体流过口模进入充满水的切割室进行切割成粒，最后经离心干燥设备干燥后筛选出粒径为1.6mm的颗粒备用。
25.按如下方法测试本实施例所得降温复合材料的性能：
26.设置实验烟支，其圆周为22.4mm，总长度为45mm，其中降温段的长度为10mm，填充0.22g本实施例的降温颗粒，在离滤嘴平面2mm处利用热电偶测试烟气温度，以未添加降温材料的烟支为对照样，在统一烟具加热条件下，烟气温度测试结果如图1所示。可以看出，通过本实施例的降温颗粒，烟支样品的烟气温度较对比样品明显降低。烟气截流量与烟气水分含量测试结果如表1所示，可以看出，本实施例中降温材料对烟气中的水分吸附能力更
强。
27.从图2可知，本实施例的降温颗粒在受热过程中没有产生热塌陷，不会阻塞烟气流通。
28.实施例2
29.本实施例的降温颗粒按如下方法制得：
30.称取750g的pbs、250g的pla、200g的peg-2000原料置于混匀机中混合均匀，先密炼共混，再利用双螺杆挤出设备进行挤出，螺杆转速为50r/min，喂料速度为30g/cm，双螺杆挤出设备共有7个加热区域，各区域设置温度依次为110℃、125℃、135℃、140℃、120℃、115℃、110℃，熔融共混的流体流过口模进入充满水的切割室进行切割成粒，最后经离心干燥设备干燥后筛选出粒径为1.6mm的颗粒备用。
31.按如下方法测试本实施例所得降温颗粒的性能：
32.设置实验烟支，其圆周为22.4mm，总长度为45mm，其中降温段的长度为10mm，填充0.22g本实施例的降温颗粒，在离滤嘴平面2mm处利用热电偶测试烟气温度，以未添加降温材料的烟支为对照样，在统一烟具加热条件下，烟气温度测试结果如图1所示。可以看出，通过本实施例的降温颗粒，烟支样品的烟气温度较对比样品明显降低。烟气截流量与烟气水分含量测试结果如表1所示，可以看出，本实施例中降温材料对烟气中的水分吸附能力更强。
33.从图2可知，本实施例的降温颗粒在受热过程中没有产生热塌陷，且不会阻塞烟气流通。
34.实施例3
35.本实施例的降温颗粒按如下方法制得：
36.称取750g的pbs、250g的pla、200g的peg-2000、150g的氮化硼(bn)原料置于混匀机中混合均匀，先密炼共混，再利用双螺杆挤出设备进行挤出，螺杆转速为50r/min，喂料速度为30g/cm，双螺杆挤出设备共有7个加热区域，各区域设置温度依次为110℃、125℃、135℃、140℃、120℃、115℃、110℃，熔融共混的流体流过口模进入充满水的切割室进行切割成粒，最后经离心干燥设备干燥后筛选出粒径为1.6mm的颗粒备用。
37.按如下方法测试本实施例所得降温颗粒的性能：
38.设置实验烟支，其圆周为22.4mm，总长度为45mm，其中降温段的长度为10mm，填充0.22g本实施例的降温颗粒，在离滤嘴平面2mm处利用热电偶测试烟气温度，以未添加降温材料的烟支为对照样，在统一烟具加热条件下，烟气温度测试结果如图1所示。可以看出，通过本实施例的降温颗粒，烟支样品的烟气温度较对比样品明显降低。烟气截流量与烟气水分含量测试结果如表1所示，可以看出，本实施例中降温材料对烟气中的水分吸附能力更强。
39.从图2可知，本实施例的降温颗粒在受热过程中没有产生热塌陷，且不会阻塞烟气流通。
40.实施例4
41.本实施例的降温颗粒按如下方法制得：
42.称取750g的pbs、250g的sio2、200g的蜂蜡、150g的碳化硅(sic)原料置于混匀机中混合均匀，先密炼共混，再利用双螺杆挤出设备进行挤出，螺杆转速为50r/min，喂料速度为
30g/cm，双螺杆挤出设备共有7个加热区域，各区域设置温度依次为110℃、125℃、135℃、140℃、120℃、115℃、110℃，熔融共混的流体流过口模进入充满水的切割室进行切割成粒，最后经离心干燥设备干燥后筛选出粒径为1.6mm的颗粒备用。
43.按如下方法测试本实施例所得降温颗粒的性能：
44.设置实验烟支，其圆周为22.4mm，总长度为45mm，其中降温段的长度为10mm，填充0.22g本实施例的降温颗粒，在离滤嘴平面2mm处利用热电偶测试烟气温度，以未添加降温材料的烟支为对照样，在统一烟具加热条件下，烟气温度测试结果如图1所示。可以看出，通过本实施例的降温颗粒，烟支样品的烟气温度较对比样品明显降低。烟气截流量与烟气水分含量测试结果如表1所示，可以看出，本实施例中降温材料对烟气中的水分吸附能力更强。
45.从图2可知，本实施例的降温颗粒在受热过程中没有产生热塌陷，且不会阻塞烟气流通。
46.表1
47.样品编号烟气截流量(mg/支)烟气水分(mg/支)对照样/25.45pla-pbs3.622.06peg-pla-pbs3.117.53bn-peg-pla-pbs2.817.02sic-蜂蜡-sio
2-pbs3.020.33